特許 6670305 光共有及び相互作用深さ推定を用いるＰＥＴ検出器シンチレータアレンジメント

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6670305

(24)【登録日】2020年3月3日

(45)【発行日】2020年3月18日

(54)【発明の名称】光共有及び相互作用深さ推定を用いるＰＥＴ検出器シンチレータアレンジメント

(51)【国際特許分類】

   G01T 1/20 20060101AFI20200309BHJP

   G01T 1/161 20060101ALI20200309BHJP

【ＦＩ】

   G01T1/20 C

   G01T1/161 A

   G01T1/20 D

   G01T1/20 E

   G01T1/20 G

   G01T1/20 J

【請求項の数】15

【全頁数】20

(21)【出願番号】特願2017-519612(P2017-519612)

(86)(22)【出願日】2015年10月14日

(65)【公表番号】特表2017-537310(P2017-537310A)

(43)【公表日】2017年12月14日

(86)【国際出願番号】IB2015057843

(87)【国際公開番号】WO2016059557

(87)【国際公開日】20160421

【審査請求日】2018年10月11日

(31)【優先権主張番号】62/065,164

(32)【優先日】2014年10月17日

(33)【優先権主張国】US

(73)【特許権者】

【識別番号】590000248

【氏名又は名称】コーニンクレッカ フィリップス エヌ ヴェ

【氏名又は名称原語表記】ＫＯＮＩＮＫＬＩＪＫＥ ＰＨＩＬＩＰＳ Ｎ．Ｖ．

(73)【特許権者】

【識別番号】514104933

【氏名又は名称】ユニヴァーシティ オブ ワシントン

(74)【代理人】

【識別番号】110001690

【氏名又は名称】特許業務法人Ｍ＆Ｓパートナーズ

(72)【発明者】

【氏名】ソワーズ‐エマード デイビッド

(72)【発明者】

【氏名】レーネルト アドリアンヌ

(72)【発明者】

【氏名】ハンター ウィリアム

(72)【発明者】

【氏名】ミヤオカ ロベルト

(72)【発明者】

【氏名】シャオ リンション

(72)【発明者】

【氏名】ローレンス トーマス レロイ

【審査官】 関口 英樹

(56)【参考文献】

【文献】 国際公開第２００９／１０１７３０（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２００４−１３２９３０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１０／０２７０４６３（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 米国特許出願公開第２０１０／０１４８０７４（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 国際公開第２００９／１４１８６１（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２００４−２７９０５７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１２／０２３５０４７（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｔ１／００−７／１２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

平面内に配置された光センサのセンサアレイであり、各光センサがルミネセンスを感知するセンサアレイと、
４つの実質的に同じシンチレーション結晶バーであり、それぞれが４つの側面と第１の端面及び第２の端面とを有する長方形プリズムであり、それぞれが別のシンチレーションバーの側面にそれぞれ対向する２つの側面を有し、それぞれが、受光したガンマ光子と相互作用するのに応答して光シンチレーションを生成する、４つの実質的に同じシンチレーション結晶バーと、
前記４つの実質的に同じシンチレーション結晶バーの対向する側面の間にそれらと隣接して配置される第１の平面内に配置され、前記第１の端面に隣接する光共有部分、及び前記第２の端面に隣接する反射部分を有する第１の層と、
前記第１の平面に直交する第２の平面内に配置され、前記４つの実質的に同じシンチレーション結晶バーの対向する側面の間にそれらと隣接して配置され、前記第２の端面に隣接する光共有部分、及び前記第１の端面に隣接する反射部分を有する第２の層と、
前記４つの実質的に同じシンチレーション結晶バーのうちの１つのシンチレーション結晶バーの相互作用深さ推定値を、前記４つの実質的に同じシンチレーション結晶バーのうち互いに対角線上にあり、かつ前記４つの実質的に同じシンチレーション結晶バーのうちの前記１つのシンチレーション結晶バーに対向する２つのシンチレーション結晶バーの感知されるルミネセンスの比に基づいて、検出された事象から推定する、前記センサアレイに接続された信号処理ユニットと
を含む、光子検出器。

【請求項2】

他の実質的に同じシンチレーション結晶バーのうちの１つのシンチレーション結晶バーの表面に対向しない前記４つの実質的に同じシンチレーション結晶バーの側面に隣接して配置されてそれらの側面を覆う、反射性の第３の層
をさらに含む、請求項１に記載の光子検出器。

【請求項3】

前記第１の層の前記反射部分及び前記第２の層の前記反射部分が、反射フィルムを含み、前記第１の層の前記光共有部分及び前記第２の層の前記光共有部分が、前記隣接する対向する表面を互いに光学的に結合する、請求項１に記載の光子検出器。

【請求項4】

感知されるルミネセンスの比を相互作用深さの対応する離散値と関連付ける、前記４つの実質的に同じシンチレーション結晶バーについての値を記憶する参照テーブル（ＬＵＴ）をさらに含み、
前記信号処理ユニットが、記憶された前記値を使用して前記相互作用深さを推定する、請求項１に記載の光子検出器。

【請求項5】

前記信号処理ユニットが、
前記センサアレイによって感知されるルミネセンスを示す信号を受信し、前記４つの実質的に同じシンチレーション結晶バーからの前記感知されるルミネセンスに基づいて前記検出された事象の総エネルギー値を決定し、及び／又は
各検出された事象について総エネルギー値、時間値及び位置識別子を生成し、前記位置識別子が、相互作用深さ推定値と、前記４つの実質的に同じシンチレーション結晶バーのうちの前記１つのシンチレーション結晶バーの位置とを含む、
請求項１に記載の光子検出器。

【請求項6】

前記４つの実質的に同じシンチレーション結晶バーのそれぞれについて、前記４つの実質的に同じシンチレーション結晶バーのうち、互いに対角線上にあり、かつ前記４つの実質的に同じシンチレーション結晶バーのうちの前記１つのシンチレーション結晶バーと対向する他の前記２つのシンチレーション結晶バーからの感知されるルミネセンスの較正済みの比の値と、対応する相互作用深さ推定値とを記憶する参照テーブル（ＬＵＴ）をさらに含み、
前記信号処理ユニットが、感知されるルミネセンスの比を感知されるルミネセンスの前記較正済みの比と比較し、前記ＬＵＴに記憶された前記対応する相互作用深さ推定値のうちの１つを決定された相互作用深さ推定値として使用することによって、前記相互作用深さ推定値を決定する、請求項１に記載の光子検出器。

【請求項7】

感知されるルミネセンスの前記較正済みの比、及び前記対応する相互作用深さ推定値が、複数の結晶深さに向けられた電子コリメート放射ビームを用いた側方較正に基づき、及び／又は
感知されるルミネセンスの前記較正済みの比、及び前記対応する相互作用深さ推定値が、入射表面較正及び単調変化する比からの深さ分離に基づく、
請求項６に記載の光子検出器。

【請求項8】

複数の請求項１に記載の光子検出器と、
前記光センサの出力を受信し、
応答線（ＬＯＲ）を規定するシンチレーションの同時事象対を決定し、
各ＬＯＲの端部を特定する光子検出器、各ＬＯＲの端部を特定する前記光子検出器の各シンチレーションの時間値、及び各ＬＯＲの端部を特定する各光子検出器の相互作用深さを特定し、
前記相互作用深さに基づいて各ＬＯＲの端部位置を調節し、
前記ＬＯＲを使用して飛行時間再構築を実行して、画像表現を生成する
１つ又は複数のプロセッサと、
生成された前記画像表現を表示するディスプレイデバイスと
を含む、核医学撮像システム。

【請求項9】

シンチレータアレイ中の４つの実質的に同じシンチレーション結晶バーのうちの１つのシンチレーション結晶バーにおいてある深さで検出された事象の光子を発するステップであり、前記４つのシンチレーション結晶バーがそれぞれ、４つの側面と第１の端面及び第２の端面とを有する長方形プリズムであり、各シンチレーションバーが、別のシンチレーションバーの側面にそれぞれ対向する２つの側面を有し、各シンチレーション結晶バーが、受光したガンマ光子と相互作用するのに応答して光シンチレーションを生成し、前記シンチレータアレイが、前記４つの実質的に同じシンチレーション結晶バーの対向する側面の間にそれらと隣接して配置される第１の平面内に配置される、前記第１の端面に隣接する光共有部分及び前記第２の端面に隣接する反射部分を有する第１の層と、前記第１の平面に直交する第２の平面内に配置され、前記４つの実質的に同じシンチレーション結晶バーの対向する側面の間にそれらと隣接して配置される、前記第２の端面に隣接する光共有部分及び前記第１の端面に隣接する反射部分を有する第２の層とを含むステップと、
前記４つの実質的に同じシンチレーション結晶バーのうちの前記１つのシンチレーション結晶バーにおける光子シンチレーションの深さを、平面内に配置されたルミネセンスをそれぞれ感知する光センサのセンサアレイによる、前記４つの実質的に同じシンチレーション結晶バーのうち互いに対角線上にあり、かつ前記４つの実質的に同じシンチレーション結晶バーのうちの前記１つのシンチレーション結晶バーに対向する２つのシンチレーション結晶バーの感知されるルミネセンスの比に基づいて推定するステップと
を含む、光子を検出する方法。

【請求項10】

前記４つの実質的に同じシンチレーション結晶バーからの前記感知されるルミネセンスの和に基づいて、前記光子シンチレーションの総エネルギーを決定するステップと、
前記シンチレータアレイからの前記感知されるルミネセンスに基づいて、前記光子シンチレーションの時間を決定するステップと
をさらに含み、
光センサの前記センサアレイの各光センサが、前記４つの実質的に同じシンチレーション結晶バーのうちの１つのシンチレーション結晶バーのセンサ端面と結合するようなサイズになっているフォトダイオードのアレイを含み、各光センサが、１つの時間デジタル変換器（ＴＤＣ）に接続され、前記４つの実質的に同じシンチレーション結晶バーのそれぞれが、前記センサアレイの４つの光センサと結合される、請求項９に記載の光子を検出する方法。

【請求項11】

前記光子シンチレーションの前記深さを推定する前記ステップが、前記４つの実質的に同じシンチレーション結晶バーの前記１つに対応する、感知されるルミネセンスの前記比を前記光子シンチレーションの深さの推定値の離散値に関連付ける記憶値を使用する、請求項９に記載の光子を検出する方法。

【請求項12】

各検出された事象について総エネルギー値、時間値及び位置識別子を生成するステップであり、前記位置識別子が、前記光子シンチレーションの深さ推定値、及び前記４つの実質的に同じシンチレーション結晶バーのうちの前記１つのシンチレーション結晶バーの位置を含むステップと、
生成した前記総エネルギー値、時間値及び位置識別子をリストモード非一時的コンピュータメモリに記憶するステップと
をさらに含む、請求項９に記載の光子を検出する方法。

【請求項13】

前記４つの実質的に同じシンチレーション結晶バーのそれぞれについて、前記４つの実質的に同じシンチレーション結晶バーのうち互いに対角線上にあり、前記４つの実質的に同じシンチレーション結晶バーのうちの前記１つのシンチレーション結晶バーに対向する前記２つのシンチレーション結晶バーからの感知されるルミネセンスの較正済みの比、及び対応する相互作用深さ推定値の値を、参照テーブルに記憶するステップをさらに含み、
前記光子シンチレーションの前記深さを推定する前記ステップが、感知されるルミネセンスの前記比を感知されるルミネセンスの前記較正済みの比と比較し、前記光子シンチレーションの推定深さとして、前記参照テーブルからの前記対応する相互作用深さ推定値のうちの１つを使用する、請求項９に記載の光子を検出する方法。

【請求項14】

感知されるルミネセンスの前記比、及び前記対応する相互作用深さ推定値を、第１の側面の反対側の第３の側面及び第２の側面の反対側の第４の側面のうちの少なくとも１つに沿ってセンタリングされた複数の結晶深さに向けられた電子コリメート放射ビームを用いた側方較正に基づいて較正するステップと、
前記第１の側面の中心に向けられた放射線を使用した前方較正に基づいて、感知されるルミネセンスの前記較正済みの比、及び前記対応する光子シンチレーション深さ推定値を妥当性検査するステップと
をさらに含む、請求項１３に記載の光子を検出する方法。

【請求項15】

ガンマ光子検出システムであって、
それぞれが２つの隣接するシンチレーション結晶と部分的に光学的に結合された４つのシンチレーション結晶であり、各シンチレーション結晶が、前記２つの隣接するシンチレーション結晶のうちの一方とは、入射端に隣接する光を選択的に通過させるように光学的に結合され、前記２つの隣接するシンチレーション結晶のうちの他方とは、光センサ端に隣接する光を選択的に通過させるように結合され、前記シンチレーション結晶が、ガンマ光子と相互作用するのに応答して光を発する、４つのシンチレーション結晶、及び
前記シンチレーション結晶の前記光センサ端と光学的に結合された光センサ
をそれぞれ含む、撮像対象の被検体を受ける撮像領域の周りに配置された複数のガンマ光子検出器と、
発光している前記シンチレーション結晶内でガンマ光子との前記相互作用が起こる深さを、前記発光している結晶と部分的に光学的に結合された前記２つのシンチレーション結晶と光学的に結合された前記光センサの出力信号の比から決定する、前記光センサと接続された１つ又は複数のプロセッサと
を含む、ガンマ光子検出システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

以下は、一般に、核医学撮像に関する。核医学撮像は、陽電子断層撮影（ＰＥＴ）検出器及び陽電子消滅事象の位置特定に関連して特に適用されるので、以下では、特にこれらに関連して核医学撮像について述べる。ただし、核医学撮像は、他の使用シナリオでも適用され、必ずしも上記の適用分野に限定されるとは限らないことを理解されたい。

【背景技術】

【0002】

ＰＥＴ撮像では、被検体は、代謝過程を対象とする放射性医薬品を注射される。放射性医薬品は、対象組織内で蓄積され、放射性医薬品が崩壊するときに陽電子を放出する。陽電子は、消滅事象において電子と相互作用し、消滅事象では、互いに１８０°反対向きの５１１ｋｅＶの２つのガンマ光子を生成する。放射線医薬品の崩壊期間中には、被検体は、生成されたガンマ光子を検出する検出器を含む撮像デバイス又はスキャナ内に配置される。撮像デバイスは、通常は、被検体を長さ方向に取り囲む複数の検出器のリングを含む。

【0003】

各検出器は、検出器の位置又はピクセルにおいて、ある時間、あるエネルギーレベルで、ガンマ光子を検出する。時間ウィンドウ及びエネルギーウィンドウを、検出した光子に適用して、ガンマ光子の同時事象対、すなわち同じ消滅事象で生じる２つの光子を決定する。同時事象対は、消滅事象を位置特定するために使用される応答線（ＬＯＲ）を規定する。飛行時間（ＴＯＦ）ＰＥＴ検出器は、検出タイミングの精度を利用して、さらにＬＯＲに沿って消滅事象を位置特定する。

【0004】

検出器は、通常、３次元長方形のシンチレーション結晶を含み、このシンチレーション結晶が、検出器リングの中心に向く面でガンマ光子を受光する。ガンマ光子は、結晶内の分子と相互作用し、結晶は、ガンマ光子を変換する、すなわち発光して、ルミネセンスを生成する。生成されたルミネセンス又は光は、結晶の中心向きの表面とは反対側の面上に位置する光センサによって感知される。結晶は、中心向きの表面とセンサ向きの表面との間が十分な寸法となるようなサイズとされ、シンチレーションがそれらの表面の間のどこか、相互作用深さ（ＤＯＩ）として定義されるところで起こるようになっている。例えば、結晶は、通常は、長い長方形バーであり、その中心向きの小さい端面がガンマ光子を受光し、反対側の小さい端面が１つ又は複数の光センサに結合され、これらの光センサが、感知したルミネセンスを、受光したガンマ光子を測定するエネルギー値及び時間値に変換する。シンチレーション又はＤＯＩは、中心向きの表面と光センサ結合表面との間の深さ又は長さに沿って分布して発生し、この分布は結晶によって異なる。システムは、通常、シンチレーション結晶の中心向きの表面と結合表面との間の固定中心点を、ＬＯＲの各端点に使用しており、これにより、視差などの誤差がＬＯＲに生じてしまう。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ＤＯＩを推定する１つの手法は、横並び結晶対アレンジメントを含み、隣接する各結晶の間の表面の一部分が光共有を含み、残りの部分は不透明で、底辺が共有面のセンサ端にあり、頂点が結晶の中心向きの表面に向かって延びる二等辺三角形の形状になっている。シンチレーション結晶が発光すると、光は、検出された事象の相互作用深さに応じて、対になっている結晶と共有される。各結晶は、この光出力を測定する光センサと光学的に結合されている。ＤＯＩは、両結晶の光の総量に対する発光している結晶から感知される光の量の比として推定される。

【0006】

別の手法では、隣接する結晶同士の間に光共有表面を有する、１４×１４など、さらに大きな結晶アレイを使用し、連続ＤＯＩ測定で結晶アレイを側方較正する。ただし、より広域の光共有を有するこの大きなアレイは、タイミング解像度に影響を及ぼす。タイミング解像度は、検出時点を決定するために使用される半値全幅（ＦＥＨＭ）測定における感知光出力ピークに基づく。光共有が増大すると、ピークが広がり、タイミング解像度も大きくなる、すなわち検出される時間の精度が低下する。さらに、側方測定を用いた連続ＤＯＩは、システムのスループットに影響を及ぼすさらに複雑な計算を伴い、また、側方測定も、横並びに配置された検出器のリングでは、不可能とまではいかないが、困難である。

【課題を解決するための手段】

【0007】

以下では、上記で参照した問題及びその他の問題に対処する、光共有及び相互作用深さ推定を用いる新規の改良されたＰＥＴ検出器シンチレータアレンジメントを開示する。

【0008】

１つの態様によれば、光子検出器は、平面内に配置された光センサのセンサアレイと、４つの実質的に同じシンチレーション結晶バーとを含む。各光センサは、ルミネセンスを感知する。４つのシンチレーション結晶バーはそれぞれ、４つの側面と第１及び第２の端面とを有する長方形プリズムであり、各シンチレーションバーは、別のシンチレーションバーの側面にそれぞれ対向する２つの側面を有し、各シンチレーション結晶バーは、受光したガンマ光子と相互作用するのに応答して光シンチレーションを生成する。第１の層は、光共有部分が第１の端面に隣接し、反射部分が第２の端面に隣接した状態で、４つの実質的に同じシンチレーション結晶バーの対向する側面の間にそれらと隣接して配置される第１の平面内に配置される。第２の層は、光共有部分が第２の端面に隣接し、反射部分が第１の端面に隣接した状態で、第１の平面に直交する第２の平面内に配置され、４つの実質的に同じシンチレーション結晶バーの対向する側面の間にそれらと隣接して配置される。

【0009】

別の態様によれば、光子を検出する方法は、シンチレータアレイ中の４つの実質的に同じシンチレーション結晶バーのうちの１つのシンチレーション結晶バーにおいてある深さで検出された事象の光子を発するステップを含む。４つのシンチレーション結晶バーはそれぞれ、４つの側面と第１及び第２の端面とを有する長方形プリズムである。各シンチレーションバーは、別のシンチレーションバーの側面にそれぞれ対向する２つの側面を有する。各シンチレーション結晶バーは、受光したガンマ光子と相互作用するのに応答して光シンチレーションを生成する。シンチレータアレイは、光共有部分が第１の端面に隣接し、反射部分が第２の端面に隣接する状態で、４つの実質的に同じシンチレーション結晶バーの対向する側面の間にそれらと隣接して配置される第１の平面内に配置される第１の層と、光共有部分が第２の端面に隣接し、反射部分が第１の端面に隣接する状態で、第１の平面に直交する第２の平面内に配置され、４つの実質的に同じシンチレーション結晶バーの対向する側面の間にそれらと隣接して配置される第２の層とを含む。４つの実質的に同じシンチレーション結晶バーのうちの１つのシンチレーション結晶バーにおけるガンマ光子シンチレーションの深さは、平面内に配置された光センサのセンサアレイによる、４つの実質的に同じシンチレーション結晶バーのうち互いに対角線上にあり、かつ４つの実質的に同じシンチレーション結晶バーのうちの１つのシンチレーション結晶バーに対向する２つの感知されるルミネセンスの比に基づいて推定される。各光センサは、ルミネセンスを感知する。

【0010】

別の態様によれば、ガンマ光子検出システムは、撮像対象の被検体を受ける撮像領域の周りに配置された複数のガンマ光子検出器と、１つ又は複数のプロセッサとを含む。各検出器は、それぞれが２つの隣接するシンチレーション結晶と部分的に光学的に結合された４つのシンチレーション結晶を含む。各シンチレーション結晶は、２つの隣接するシンチレーション結晶のうちの一方とは、入射端に隣接する光を選択的に通過させるように光学的に結合され、２つの隣接するシンチレーション結晶のうちの他方とは、光センサ端に隣接する光を選択的に通過させるように結合され、シンチレーション結晶は、ガンマ光子と相互作用するのに応答して光を発し、光センサは、シンチレーション結晶の光センサ端と光学的に結合される。光センサに接続された１つ又は複数のプロセッサは、発光している結晶内でガンマ光子との相互作用が起こる深さを、発光している結晶と部分的に光学的に結合された２つのシンチレーション結晶と光学的に結合された光センサの出力信号の比から決定する。

【0011】

１つの利点は、使用時検出器リングのＤＯＩ推定を用いる検出器結晶アレンジメントである。

【0012】

別の利点は、優れたタイミング解像度を有する検出器結晶アレンジメントにある。

【0013】

別の利点は、優れた空間解像度にある。

【0014】

別の利点は、簡単なＤＯＩの計算にある。

【0015】

当業者なら、以下の詳細な説明を読んで理解すれば、さらなる利点を理解するであろう。

【0016】

本発明は、様々な構成要素及び構成要素のアレンジメント、並びに様々なステップ及びステップのアレンジメントとして実施され得る。図面は、好ましい実施形態を例示するためのものに過ぎず、本発明を限定するものとして解釈すべきものではない。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】光共有及び相互作用深さ推定システムを有する光子検出器シンチレータアレンジメントの１実施形態を示す概略図である。

【図2A】光共有及び側方較正を用いる光子検出器シンチレータアレンジメントの１実施形態を示す概略図である。

【図2B】光共有及び側方較正を用いる光子検出器シンチレータアレンジメントの１実施形態を示す概略図である。

【図3A】光子検出器シンチレータアレンジメント及びセンサ結合の様々な実施形態の１つを示す概略図である。

【図3B】光子検出器シンチレータアレンジメント及びセンサ結合の様々な実施形態の１つを示す概略図である。

【図4A】前方較正を用いる例示的な光子検出器シンチレータアレンジメントを示す図である。

【図4B】前方較正による光共有分布を示す図である。

【図5】例示的な光子検出器シンチレータアレンジメントに関する光共有較正グラフを示す図である。

【図6】例示的な光子検出器シンチレータアレンジメントに関する光共有分布及び相互作用深さ較正グラフを示す図である。

【図7】光共有及び相互作用深さ推定を用いる光子検出器シンチレータアレンジメントを構築する１実施形態の１方法を示す流れ図である。

【図8】光共有及び相互作用深さ推定を用いる光子検出器シンチレータアレンジメントを側方較正する１実施形態の１方法を示す流れ図である。

【図9】光共有及び相互作用深さ推定を用いる光子検出器シンチレータアレンジメントを使用時較正する１実施形態の１方法を示す流れ図である。

【図10】光共有及び相互作用深さ推定を用いる光子検出器シンチレータアレンジメントを使用する１実施形態の１方法を示す流れ図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

図１を参照すると、光共有及び相互作用深さ推定システム１０を備えた光子検出器シンチレータアレンジメントの実施形態が概略的に示してある。システム１０は、陽電子断層撮影スキャナ又は撮像デバイス１２を含み、この陽電子断層撮影スキャナ又は撮像デバイス１２は、検出器リング１４が露出した状態で斜視図で示す撮像領域１６に外接する１つ又は複数の検出器リング１４を含む。撮像領域１６は、被検体支持台１８上に支持された被検体を受け、放射性医薬品が注射された被検体が、検出器リング１４によって受光されるガンマ光子を発出する。

【0019】

各検出器リング１４は、撮像領域１６の周りで円周方向にアレンジメントされた検出器タイル２０を含む。各検出器タイル２０は、展開図で示す中心に向いたダイ２２の２次元アレンジメントを含む。各ダイ２２は、ＬＹＳＯ（オキシオルトケイ酸ルテチウムイットリウム）、オキシオルトケイ酸ルテチウム（ＬＳＯ）、オキシオルトケイ酸ルテチウムガドリニウム（ＬＧＳＯ）、オキシオルトケイ酸ルテチウムガドリニウムイットリウム（ＬＧＹＳＯ）、ホウ化ランタン（ＬａＢｒ）、又はゲルマニウム酸ビスマス（ＢＧＯ）などの、さらに別の展開斜視図で示す４つの実質的に同じシンチレータ結晶バー２６のシンチレータアレイ２４を含む。実質的に同じシンチレータ結晶バー２６は、それぞれが１つのピクセル又は検出器位置に対応する。

【0020】

４つの実質的に同じシンチレータ結晶バー２６のシンチレータアレイ２４は、例えばシリコン光電子増倍管（ＳｉＰＭ）、アバランシェフォトダイオード（ＡＰＤ）、光電子増倍管（ＰＭＴ）などのデジタル又はアナログセンサなどの、光センサ３０のセンサアレイ２８に結合される。１実施形態では、実質的に同じシンチレータ結晶バー２６は、それぞれが１つの光センサ３０に結合される、すなわち１対１の対応になっている。光センサ３０のセンサアレイ２８は、平面内に配置される。別の実施形態では、１つの実質的に同じシンチレータ結晶バー２６が、４つの光センサ３０に結合される。各光センサ３０は、感知したルミネセンスを示す信号を独立して生成し、この信号を別個の入力３２を介して信号処理ユニット３４に送る。各ダイ２２の光センサ３０は、信号処理ユニット３４の１つの時間デジタル変換器（ＴＤＣ）３６に接続している。

【0021】

信号処理ユニット、プロセッサ、回路又は手段３４は、光センサ３０から信号を受信し、総エネルギー値、時間値、各検出事象又は光子シンチレーションについてのピクセル又は検出器位置などの位置識別子を生成する。エネルギー値及び位置識別子は、４つの実質的に同じシンチレータ結晶バー２６のうちの１つに対応する。位置識別子は、各事象についての相互作用深さ推定を含む。総エネルギー値は、４つの実質的に同じシンチレータ結晶バー２６のシンチレータアレイ２４から感知したルミネセンスをエネルギー値に変換した値の和である。ＴＤＣ３６は、実質的に同じシンチレータ結晶バー２６のうちの１つによる各シンチレーション光子又は検出事象について、時間値、すなわちタイムスタンプを生成する。４つの光センサ３０の出力の論理和をとって、事象ごとに４つの光センサからの第１の出力の時間を示す１つのタイムスタンプが生成されるようにすることができる。

【0022】

信号処理ユニット３４は、４つの実質的に同じシンチレータ結晶バー２６のうち、発光している結晶に向いており、かつ互いに対角線上にある、他の２つの結晶バーからの感知されるルミネセンスの比に基づいて、相互作用又はシンチレーションの深さを推定する。信号処理ユニット３４は、コンピュータメモリに記憶された参照テーブル（ＬＵＴ）３８を使用し、このＬＵＴ３８は、それぞれの実質的に同じシンチレータ結晶バー２６の感知されるルミネセンスの較正比を、対応する相互作用深さの離散値と関連付ける。計算した比と、ＬＵＴ３８の使用とによって、感知されるルミネセンスが、相互作用深さの推定値に迅速かつ効率的に変換される。

【0023】

ＬＵＴ３８は、ＤＯＩ較正ユニット、プロセッサ、装置又は手段４０によって構築及び／又は修正される。ＤＯＩ較正ユニット４０は、ナトリウム２２点光源など、電子コリメート単一エネルギー（５１１ｋｅＶ）放射ビーム４２を含む。検出器タイル２０の製造中に、シンチレータアレイ２４に配置された各実質的に同じシンチレータ結晶バー２６は、様々な深さで、電子コリメート放射ビーム４２によって側方較正される。ＤＯＩ較正ユニット４０は、光源から発光している結晶の側面に向けられた放射ビーム４２のビームによって決定される較正済みの深さにおいて、発光している結晶から共有光又は共有ルミネセンスを受光する２つの対角線上に位置する結晶からの感知されるルミネセンスの比を使用する。ＤＯＩ較正ユニット４０は、較正済みの放射ビーム深さ及び較正済みの比の分布を入力し、較正済みの比及び対応する相互作用深さの離散値を含むＬＵＴ３８を構築する。製造後は、ダイ２２は、シンチレータアレイ２４同士を光学的に分離しており、内側の結晶が外側の結晶によって遮蔽されるので、側方較正は複雑になる。ＤＯＩ較正ユニット４０は、前方較正を使用して、製造後にＬＵＴ３８を妥当性検査及び／又は修正する。例えば、発光している結晶の前面に向けられた放射ビームは、深さの分布及び対応する発光している結晶と対角線上にある結晶との間の光共有の分布を有する感知されるルミネセンスの比を生じる。比の前方較正分布は、ＬＵＴ３８並びに妥当性検査及び／又は修正したＬＵＴによって表される分布と比較することができる。

【0024】

信号処理ユニット３４は、総エネルギー値、時間値、及び相互作用深さの推定値を有する位置識別子を、コンピュータメモリなどのリストモードデータストア４４に記憶する。すなわち、各事象について、ガンマ光子を受光したシンチレータの位置（光を感知した最初のセンサから決定される）、光センサ３０のうちのいずれかによる最初の光検出の時間値又はタイムスタンプ、シンチレータアレイ２４の全ての結合された光センサからの総エネルギー（光量）（これを使用して、スクリーニングを行って有効放射光子を得ることができる）、及びＤＯＩを記憶する。ＬＵＴ３８のコンピュータメモリ及びリストモードデータストア４４は、固体状態記憶装置、ディスク記憶装置、ローカル記憶装置、クラウド記憶装置、サーバ記憶装置など、非一時的コンピュータ記憶媒体によって実施するのが適当である。

【0025】

再構築ユニット、プロセッサ又は手段４６は、リストモードデータ４４を受信し、１つ又は複数の画像を再構築し、これらの画像は、ワークステーション、デスクトップコンピュータ、ラップトップ、タブレット、モバイルコンピューティングデバイス、ネットワーク接続分散型コンピューティングデバイスなどのコンピューティングデバイス５０のディスプレイデバイス４８に表示される。通常の画像再構築処理に加えて、再構築ユニット４６は、ＤＯＩに基づいて、各ＬＯＲの端点及び／又はそれらの端点の時間値を調節する。コンピューティングデバイス５０は、電子データプロセッサ、光学プロセッサなどのデータプロセッサ５２と、マウス、キーボード、タッチスクリーン、マイクロホンなどの１つ又は複数の入力デバイス５４とを含む。信号処理ユニット３４、ＤＯＩ較正ユニット４０及び再構築ユニット４６のプロセッサは、データプロセッサ５２によって可読で、データプロセッサ５２によって実行可能である命令（例えばソフトウェア）を記憶する非一時的記憶媒体を含むことができる。

【0026】

図２Ａを参照すると、光共有を用いる光子検出器シンチレータアレンジメントの１実施形態が、透視斜視図で示してある。４つの実質的に同じシンチレータ結晶バー２６のシンチレータアレイ２４は、図２Ａでは、４つの実質的に同じシンチレータ結晶バー２６のうちの１つ６０が左前になるように配向される。４つの実質的に同じシンチレータ結晶バー２６は、それぞれ、第１の側面６２及び第１の側面６２に対して直交する第２の側面６４と、第１の側面６２及び第２の側面６４に対して直交し、光センサ３０のアレイ２８と光学的に結合されたセンサ端面６６とを含む。第１の側面６２及び第２の側面６４は、４つの実質的に同じシンチレータ結晶バー２６の他の２つ６８及び７０と平行であり、これらに向いている、すなわち２×２シンチレータアレイである。第３の側面７２は、第２の側面６４の反対側であり、第４の側面７４は、第１の側面６２の反対側である。入射端面７６又は中心向き表面は、センサ端面６６の反対側であり、入射端面７６とセンサ端面６６との間のある深さのところで発光するガンマ光子を受光する。４つの実質的に同じシンチレータ結晶バー２６は、それぞれ、センサ端面６６と入射端面７６との間に長軸を有するようなサイズになっている。例えば、４×４×２２ｍｍの結晶では、両端面は、４×４ｍｍの表面であり、両者間の距離が２２ｍｍとなる。

【0027】

４つの実質的に同じシンチレータ結晶バー２６のシンチレータアレイ２４は、センサ端面６６に直交して隣接する光共有部分８２及び残りの反射部分８４を有する、対向する側面の間にそれらに隣接して位置決めされた平面内に配置された第１の層８０を含む。第２の層８６は、第１の層８０に直交する平面内に配置され、対向する側面の間にそれらに隣接して位置決めされ、入射端面７８に直交して隣接する光共有部分８８及び残りの反射部分９０を有する。１実施形態では、第１の層８０の光共有部分８２及び／又は第２の層８６の光共有部分８８は、実質的に同じシンチレータ結晶バー２６の対の間で繰り返される。別の実施形態では、第１の層８０の光共有部分８２と第２の層８６の光共有部分８８とは、非対称で、かつ／又は異なるものである。

【0028】

側方較正中に、第３の側面７２及び第４の側面７４は、１つの結晶６０の中心線に向けられたコリメート単一エネルギー光子ビームに曝される。単一エネルギー光子ビームは、光検出器９２と一致して電子的にコリメートすることができる。１つの結晶６０中の光は、光共有部分８２及び８８を介して２つの他の結晶６８及び７０と共有され、その２つの他の結晶６８及び７０の対応する光センサ３０によって感知される。

【0029】

図２Ｂを参照すると、光共有を用いる光子検出器シンチレータアレンジメントの１実施形態が、シンチレータアレイ２４の半分を分解して示してある。左側に示す実質的に同じシンチレータ結晶バー２６は、第１の側面６２上に第１の層８０を含み、３つの区画に分割されている。光共有部分８２は、センサ端面６６側に配置されている。

【0030】

第１の区画１００は、光共有であり、センサ端面６６から２．０ｍｍなどの長さにわたって延びる縁部から縁部までの長方形領域１０２を含む。第２の区画１０４は、部分的に光共有であり、第１の区画１００に向かって延びる６．０ｍｍなどの高さの頂点及び第３の区画１０６に向かって延びる縁部から縁部の底辺１０４を有する二等辺三角形に成形された、例えば反射フィルムなどの反射領域を含む。反射領域は、両側に反射することができる。第２の区画１０４の残りの領域、例えば二等辺三角形の両側の直角三角形は、光共有領域である。他の実施形態では、第２の区画１０４の反射領域について、半円又は楕円形、多角形の半分、台形など、異なる幾何学的形状も考えられる。第３の区画１０６は、二等辺三角形の底辺から入射端面７６まで１４ｍｍなどの長さにわたって延びる、縁部から縁部の長方形１０２の反射領域を含む。

【0031】

右側に示す実質的に同じシンチレータ結晶バー２６は、第２の側面６４上に第２の層８６を含み、３つの区画に分割されている。光共有部分８８は、入射端面７６側に配置されている。

【0032】

第１の区画１０８は反射性であり、センサ端面６６から１４．０ｍｍなどの長さにわたって延びる縁部から縁部までの長方形領域１１０を含む。第２の区画１１２は、第１の区画１０８から延びる縁部から縁部の底辺１１０及び第３の区画１１４に向かって延びる６．０ｍｍなどの高さの頂点を有する二等辺三角形に成形された、例えば反射フィルムなどの反射領域を含む。反射領域は、両側に反射することができる。第２の区画１１２の残りの領域、例えば二等辺三角形の両側の直角三角形は、光共有領域である。他の実施形態では、第２の区画１１２の反射領域について、半円又は楕円形、多角形の半分、台形など、異なる幾何学的形状も考えられる。第３の区画１１４は、二等辺三角形の頂点から入射端面７６まで１４ｍｍなどの長さにわたって延びる、縁部から縁部の長方形１０２の光共有領域を含む。他の実施形態では、第１の側面６２の第１の区画１００の長さと、第２の側面６４の第３の区画１１４の長さとは、異なる。他の実施形態では、第１の側面６２の第２の区画１０４の二等辺三角形の高さ又は別の幾何学的形状の寸法、及び／或いは幾何学的形状は、第２の側面６４の第２の区画１１２で利用される二等辺三角形の高さ、別の幾何学的形状の寸法、及び／又は幾何学的形状と異なる。

【0033】

図３Ａを参照すると、デジタル光子計数検出器タイル１２０における光子検出器シンチレータアレンジメント及びセンサ結合の１実施形態が斜視図で示してあり、そのうちの１つのダイ１２２の光センサ３０が２次元展開図１２２で示してある。デジタル光子計数検出器タイル１２０は、センサアレイ２８が露出し、１つのシンチレータアレイ２４が実質的に同じシンチレータ結晶バー２６と光センサ３０とが１対１で結合されている状態にあるものとして示してある。センサアレイ２８は、検出器タイル２０ごとに実装することができる。各光センサ３０は、１つの結合された実質的に同じシンチレータ結晶バー２６からの感知されるルミネセンスの結合信号を生成するフォトダイオードの２次元アレイを含む。１対１の結合により、各実質的に同じシンチレータ結晶バー２６からの感知されるルミネセンスが簡単に決定されるようになる。

【0034】

シンチレータアレイ２４は、各実質的に同じシンチレータ結晶バー２６の第３の側面７２及び第４の側面７４を覆う第３の反射層１２４を含む。第３の反射層１２４は、各シンチレータアレイ２４を隣接するシンチレータアレイから光学的に分離する。各シンチレータアレイ２４に限定される４つの実質的に同じシンチレータ結晶バー２６の光共有アレンジメントにより、より多数の結晶を含む、すなわち感知されるルミネセンスの信号ピークが狭いシンチレータアレイのタイミング解像度が改善される。

【0035】

２次元展開図１２２では、各光センサは、４つの象限又は４つのサブピクセル１２６を含む。各サブピクセル１２６の対応するフォトダイオードは、信号処理ユニット３４への入力のためにグループ化され、信号処理ユニット３４は、これらのグループ化された入力を使用して、トリガ及び事象妥当性検査アルゴリズムを行う。

【0036】

図３Ｂを参照すると、シリコン光電子増倍管（ＳｉＰＭ）検出器タイル１３０の光子検出器シンチレータアレンジメント及びセンサ結合の１実施形態が斜視図で示してある。シンチレータアレイ２４は、光センサ３０とずれており、ダイ２２にまたがって４体１で結合している。結晶がより小さくなり、ずれていることにより、図３Ａを参照して述べた１対１の結合を超える精細な感知されるルミネセンスの空間的位置決めが行われるようになる。

【0037】

図４Ａを参照すると、前方較正が行われる例示的な光検出器シンチレータアレンジメント及び光共有が示してあり、対応する分布グラフが、図４Ｂに示してある。５１１ｋｅＶガンマ源などの放射線源１４０が、１つのシンチレータ結晶６０の入射端面７６又は中心向き表面を照射する。ガンマ光子が結晶と相互作用すると、結晶は、光を発出する。光の一部は、発光している結晶内を進行する。光の一部は、１つの結晶６０に隣接する面を有する、互いに対角線上にある２つの隣接するシンチレータ結晶６８及び７０と共有される。光は、１つのシンチレータ結晶６０内の相互作用深さと、第１の層８０の光共有部分８２及び第２の層８６の光共有部分８８とに応じて共有される。共有光は、２つの他のシンチレータ結晶６８及び７０のうちの１つとそれぞれ結合された、光センサ３０のうちの２つによって感知される。

【0038】

放射線源からの光子は、（既知の減衰定数で）指数関数的に減衰し、入射表面における相互作用が最も大きく、深くなるほど小さくなる。各シンチレーション結晶について、ＤＯＩ分布曲線は同じになる。各検出器は、統計的に有意な数のガンマ光子にわたるそのＤＯＩ分布を既知の分布にフィッティングすることによって較正することができる。

【0039】

事象は、比によって分類され、所与の深さでどれだけ多くの事象が予想されるかに応じてビニングされる。繰り返されるシンチレーションにわたる隣接するシンチレータ結晶６８及び７０から感知される共有光の比を、図４Ｂに、前方較正ヒストグラム１５０としてグラフで示す。縦軸はシンチレーション又は事象の数である。横軸は、シンチレータ結晶６８及び７０から感知される共有光の比である。参照テーブル３８は、そのＤＯＩ分布曲線を公称ＤＯＩ分布と一致させる各結晶の較正値を記憶している。

【0040】

図５を参照すると、例示的な光子検出器シンチレータアレンジメントに関する光共有較正グラフが、ヒストグラム１５０〜１８０で示してある。縦軸は、シンチレーションの数を表す。横軸は、シンチレータ結晶６８及び７０から感知される共有光の比を表す。前方較正における事象は、２ｍｍのビンにビニングされる。線１５０は、非分離事象ヒストグラムであり、線１６０〜１８０は、分離事象ヒストグラムである。ビニングされたヒストグラムが重複しているのは、グラフ化誤差によるものである。ＤＯＩ較正ユニット４０は、ＬＵＴ３８から得られる比の分布を、前方較正ヒストグラムから得られる比の分布と比較して、ＬＵＴ３８を妥当性検査及び／又は修正する。

【0041】

１実施形態では、ＤＯＩ較正ユニット４０による較正で、最尤推定アルゴリズムを使用する。ＬＵＴ３８は、

【数1】

に基づく平均値及び分散値を含み、ここで、ｘはシンチレーション位置、ｍは事象信号、μは位置ｉにおける平均、σ^２はｉにおける分散と対数分散の和である。

【0042】

図６を参照すると、例示的な光子検出器シンチレータアレンジメントに関する光共有分散及び相互作用深さ較正グラフが示してある。縦軸は、２つの対角線上に位置するシンチレータ結晶６８及び７０から感知される共有光の平均比を表す。横軸は、放射線源１４０を使用した入射表面較正によって得られる較正深さを表す。このグラフは、２つの対角線上に位置するシンチレータ結晶６８及び７０との光共有部分に応じた較正比と相互作用深さとの間の関係を示している。較正比の平均及び分散並びに相互作用深さは、ＬＵＴ３８では離散値で表されている。

【0043】

図７を参照すると、光共有及び相互作用深さ推定を用いる光子検出器シンチレータアレンジメントを構築する１実施形態の１方法の流れ図が示してある。ステップ１９０で、実質的に同じシンチレータ結晶バー２６と、例えば反射フィルムなどの成層材料と、Ｍｅｌｔｍｏｕｎｔ（商標）、Ｔｅｆｌｏｎ（商標）などの熱可塑性材料とを準備する。実質的に同じシンチレータ結晶バー２６を洗浄する。反射フィルムは、図２Ａ及び図２Ｂを参照して述べたような寸法に切断する。

【0044】

ステップ１９２で、実質的に同じシンチレータ結晶バー２６の対及び第１の層８０を有する２つの１×２アレイを形成する。反射フィルムを表面に貼付し、次いで熱可塑性材料を塗布する。熱可塑性材料は、結合剤として作用する。ステップ１９４で、２つの１×２アレイに、熱可塑性材料中の気泡など、対の間の光共有に影響を及ぼす欠陥がないかどうか検査する。

【0045】

ステップ１９６で、２つの１×２アレイを、第２の層８６を用いて接合する。反射フィルムを表面に貼付し、次いで熱可塑性材料を塗布する。得られた２×２アレイを洗浄し、ステップ１９８で、欠陥がないかどうか検査する。

【0046】

ステップ２００で、シンチレータアレイ２４を、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）テープ、すなわちＴｅｆｌｏｎ（商標）、３Ｍ（商標）ミラーフィルム材料などの反射性包装材料で包装し、センサアレイ２８に結合する。

【0047】

ステップ２０２で、又はＤＯＩ較正ユニットによって、各実質的に同じシンチレータ結晶バー２６を側面又は入射表面較正する。較正した比、及び対応する深さを、記録する。このステップは、ＬＵＴ３８を構築することも含む。

【0048】

図８を参照すると、光共有及び相互作用深さ推定を用いる光子検出器シンチレータアレンジメントを側方較正する１実施形態の１方法の流れ図が示してある。ステップ２１０で、電子コリメート放射ビーム４２を、１つの結晶６０の外側表面の中心、すなわち第３の側面７２又は第４の側面７４の中心線に向けて送り、放射ビーム位置、例えば深さと、感知されるルミネセンス信号値とを生成する。

【0049】

ステップ２１２で、又はＤＯＩ較正ユニット４０によって、検出された事象又は光子を記録するリストモードデータ４４を生成する。リストモードデータ４４は、各光センサ３０からの信号エネルギー値、発光している結晶又は較正対象の１つの結晶６０の位置、及び較正済みの深さを含む。

【0050】

ステップ２１３で、各事象についての「ヒット」結晶を特定する。ステップ２１４で、又はモジュール２１４によって、エネルギーウィンドウを適用して、リストモードデータ４４中の事象をフィルタリングする。適当な手法で、エネルギーウィンドウは、ダイ２２の光センサ３０によって生成された信号にガウス分布をフィッティングし、各結晶で発生する事象を独立して扱って、光収集の差を説明する。一般に、結晶ごとに、異なる事象エネルギーウィンドウを使用することができる（すなわち、ウィンドウ値は、事象がどの結晶内で発生したかによって決まる。すなわち、事象ごとに、使用されるエネルギーウィンドウは、ステップ２１３でその事象について特定される「ヒット」結晶によって決まる）。このような手法は、光収集が結晶／センサ結合に応じて、例えば正確な１対１結合からのずれによって変化することを適切に説明する。記録した事象の生成信号の３つの標準偏差（±３σ）を保持し、例えば感知されるルミネセンスの信号値としてフィルタリングする。１実施形態では、参照光検出器９２からの光電ピーク及びコンプトンエッジ値によって、事象をさらにフィルタリングする。

【0051】

ステップ２１６で、或いはモジュール、プロセッサ又は回路２１６によって、エネルギーウィンドウを適用して、リストモードデータ４４中の発光している結晶から感知されるルミネセンスの信号をフィルタリングする。エネルギーウィンドウは、アレイ中の最も大きな信号を有するセンサ３０によって生成される信号にガウス分布をフィッティングする。生成した信号値の３つの標準偏差±３σを保持し、例えば感知されるルミネセンスの信号値としてフィルタリングし、これにより、リストモードデータ４４中のコンプトン事象がさらに最小限に抑えられる。

【0052】

ステップ２１８で、或いはプロセッサ又はモジュール２１８で、ＬＵＴ３８を構築する。各発光している結晶に応じて、較正済みの深さによって、各実質的に同じシンチレータ結晶バー２６のフィルタリング済みの感知されるルミネセンスの平均及び分散を計算する。計算した平均から、較正済みの比を計算する。１実施形態では、ＬＵＴ３８の構築は、信号値及び／又は較正済みの相互作用深さの補間、平滑化及び／又はボックスカーフィルタリングを使用した洗練化をさらに含む。

【0053】

ＬＵＴ３８は、個々のダイ２２を参照することもできるし、或いは、例えば複数のアレイを参照するテーブルなど、ダイ２２及び／又はシンチレータアレイ２４が位置識別子に含まれるテーブルに複数のダイを含むこともできる。

【0054】

図９を参照すると、光共有及び相互作用深さ推定を用いる光子検出器シンチレータアレンジメントを使用時較正する１実施形態の１方法の流れ図が示してある。光子検出器の使用時較正は、検出器タイル２０内に位置するアレイなど、隣接するシンチレータアレイ２４を含むことがある。ステップ２２０で、電子コリメートガンマ線源１４０を、１つの結晶６０の入射端面７６の中心、例えば撮像デバイス１２の視野内の中心向き表面に向け、ビーム位置を記録する。

【0055】

ステップ２２２で、又はＤＯＩ較正ユニット４０によって、検出された事象を記録するリストモードデータ４４を生成する。リストモードデータ４４は、各光センサ３０からの信号エネルギー値と、発光している結晶又は較正対象の１つの結晶６０の位置識別子とを含む。

【0056】

ステップ２２３で、各事象についての「ヒット」結晶を特定する。ステップ２２４で、又はモジュール２２４によって、エネルギーウィンドウを適用して、リストモードデータ４４中の事象をフィルタリングする。エネルギーウィンドウは、ダイ２２の光センサ３０によって生成された信号、すなわち記録した事象についての各ダイの合計信号に、ガウス分布をフィッティングする。このウィンドウは、この場合も、任意選択で、（ステップ２２３でその事象について特定される「ヒット」結晶に基づいて）結晶で発生する事象について独立して計算して、光収集の差を説明する。生成した信号の３つの標準偏差（±３σ）のウィンドウを、記録した事象の生成信号に適用し、ウィンドウ内の値を保持する、すなわち感知されるルミネセンスの信号値としてフィルタリングする。

【0057】

ステップ２２６で、或いはモジュール２２６によって、エネルギーウィンドウを適用して、リストモードデータ４４中の発光している結晶から感知されるルミネセンスの信号をフィルタリングする。エネルギーウィンドウは、最も大きな信号を有する光センサ３０によって生成される信号にガウス分布をフィッティングする。発光している結晶から感知されるルミネセンスの信号が、発光している結晶の生成信号値の３つの標準偏差（±３σ）内である事象を、各結晶について保持し、これにより、リストモードデータ４４中のコンプトン事象がさらに最小限に抑えられる。

【0058】

ステップ２２７で、又はモジュール２２７によって、初期ＬＵＴ３８を作成する。このステップでは、２２６でフィルタリングしたリストモード事象を、最初に、隣接する結晶の比によって単調に分類する。分類した事象を、次いで、各深さビンの予想事象数に基づいて、深さビンに割り当てる。この分類及び深さビンへの割当ての一例を、図５に示す。次いで、４つのセンサ信号の平均及び分散を、各深さビンごとに計算し、この集合が、初期ＬＵＴとなる。

【0059】

任意選択で、ステップ２２８で、又はモジュール２２８によって、ＬＵＴ３８を修正する。１実施形態では、平均及び分散ＬＵＴを、補間し、平滑化し、かつ／又はボックスカーフィルタでフィルタリングする。別の実施形態では、ＬＵＴを、事象ＤＯＩの最尤推定に基づいて平均及び分散ＬＵＴを更新する最尤アルゴリズムによって反復する。

【0060】

ＬＵＴ３８は、個々のダイ２２を参照することもできるし、或いは、ダイ２２及び／又はシンチレータアレイ２４が位置識別子に含まれるテーブル、すなわち複数のアレイを参照するテーブルに複数のダイを含むこともできる。例えば、ＬＵＴ内の位置識別子は、タイル番号、タイル内の各ピクセルのｘ、ｙ座標基準、及び対応する較正済みの比を有する深さを含む。

【0061】

図１０を参照すると、光共有及び相互作用深さ推定を用いる光子検出器シンチレータアレンジメントを使用する１実施形態の１方法の流れ図が示してある。ステップ２３０で、図９を参照して上述したように前方較正を使用して、１つ又は複数の２×２シンチレータアレイ２４を較正する。ステップ２３２で、ガンマ光子が、シンチレータアレイ２４中の４つの実質的に同じシンチレーション結晶バー２６のうちの１つにおいて、ＤＯＩでシンチレーションを引き起こす。生成されたルミネセンスは、シンチレーションの深さに応じて、２つの隣接するシンチレーション結晶６８及び７０と、隣接する側面の光共有部分を介して共有される。ルミネセンスは、光センサ３０によって感知される。１実施形態では、光センサ３０は、１対１結合で実質的に同じシンチレーション結晶バー２６と結合される。別の実施形態では、光センサ３０は、４対１結晶／センサ結合で実質的に同じシンチレーション結晶バー２６と結合される。

【0062】

ステップ２３４で、或いはモジュール又は回路２３４によって、シンチレータアレイ２４の感知されるルミネセンスから、すなわち検出された光子のシンチレータアレイ２４に結合された光センサ３０によって生成された信号の和から、総エネルギーを決定する。１実施形態では、この和は、１つのシンチレータアレイ２４と１つの光センサアレイ２８との間の結合に対応する値を使用する。

【0063】

ステップ２３６で、或いはモジュール又は回路２３６によって、シンチレータアレイ２４に結合された光センサ３０に接続されたＴＤＣ３６が、検出した光子シンチレーションの時間を決定する。１実施形態では、ＴＤＣ３６は、４つの光センサ３０に接続しており、これらの光センサ３０は、実質的に同じシンチレーション結晶バー２６に１対１で結合されている。

【0064】

ステップ２３８で、或いはモジュール又は回路２３８によって、相互作用深さを推定する。相互作用深さは、発光している結晶に隣接する２つの他の対角線上に位置するシンチレータ結晶６８及び７０から感知されるルミネセンスの比によって決まる。この比をＬＵＴ３８とともに使用して、相互作用深さを推定する。

【0065】

ステップ２４０で、或いはモジュール又は回路２４０によって、検出した光子をリストモードデータ４４に記録する。リストモードデータは、総エネルギー、時間、及び検出した光子の位置識別子を含む。位置識別子は、シンチレーション結晶の位置、及び相互作用深さ推定を含む。

【0066】

本明細書に提示する特定の例示的な実施形態に関連して、特定の構造的及び／又は機能的特徴が規定した要素及び／又は構成要素に組み込まれるものとして説明したことを理解されたい。ただし、これらの特徴は、適切である場合には、同じ又は同様の利点を得ながら、他の要素及び／又は構成要素に組み込むことができるものと考えられる。また、例示的な実施形態の様々な態様を適宜選択的に利用して、所望の適用分野に適した他の代替の実施形態を実現することもでき、それらの他の代替の実施形態が、本明細書に組み込まれる態様それぞれの利点を実現することも理解されたい。

【0067】

また、本明細書に記載する特定の要素又は構成要素は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア又はそれらの組合せを介して適当に実施されるそれぞれの機能性を有することができることも理解されたい。さらに、一緒に組み込まれるものとして本明細書では述べられている特定の要素が、適切な状況下では、独立した要素となる、又はその他の形で分割されることもあることも理解されたい。同様に、１つの特定の要素によって実行されるものとして述べられている複数の特定の機能が、個別の機能を実行するように独立して作用する複数の別個の要素によって実行されることもあり、或いは特定の個々の機能が、協調して作用する複数の別個の要素によって分割されて実行されることもある。或いは、互いに別個のものとして本明細書で説明及び／又は図示されているいくつかの要素又は構成要素が、適宜物理的又は機能的に結合されることもある。

【0068】

つまり、本明細書は、好ましい実施形態に関連して記載されている。本明細書を読み、理解すれば、当業者でも様々な修正及び改変を思いつくであろう。本発明は、添付の特許請求の範囲及びその均等物の範囲内である限り、このような全ての修正及び改変を含むものとして解釈されるものと意図されている。すなわち、上記に開示した特徴及び機能並びにその他の特徴及び機能、或いはそれらの代替物のうち様々なものを、望ましいように結合して、多数のその他の様々なシステム又は適用分野を得ることができること、並びにそれらに対する現在予想又は予期されていない様々な代替、修正、変更又は改良を、当業者なら後に行うことができ、それらもやはり以下の特許請求の範囲に包含されるものとして意図されていることは理解されるであろう。

【図1】

【図2A】

【図2B】

【図3A】

【図3B】

【図4A】

【図4B】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】